Информационные Технологии ЛЕКЦИЯ 2 Технологии проектирования информационных систем

Информационные Технологии ЛЕКЦИЯ 2 Технологии проектирования информационных систем 1

Некоторые термины и определения • методология — объединенная единым подходом совокупность методов, применяемых для получения запланированного проектного результата; • технология — это представленное в инструктивной форме выражение знаний и опыта, позволяющее рационально организовать получение проектного результата путем выполнения некоторого процесса с использованием тех или иных средств, реализующих соответствующий метод; • технологический процесс — последовательность действий (согласованных, в том числе с условиями выполнения, технологических операций, использующих соответствующие средства), направленных на создание заданного (проектного) объекта; • технологическая операция представляет собой одно или несколько действий, направленных в рамках технологии на изменение состояния объекта или его взаимосвязи с окружением. 2

Информационные Технологии с теоретической и практической точек зрения с теоретической – это научнотехническая дисциплина, в рамках которой исследуется проблема разработки и применения автоматизированных процессов движения и переработки информации. с практической – это совокупность автоматизированных процессов движения и переработки информации и описание этих процессов привязано к конкретной предметной области, реализованной на современных средствах и выполняющей заданный перечень функций. 3

Информационные Технологии - основные свойства как системы Целесообразность Наличие компонентов и структуры Взаимодействие с внешней средой Целостность Развитие во времени 4

Информационные Технологии - основные свойства как системы Целесообразность; Наличие компонентов и структуры; Взаимодействие с внешней средой; Целостность; Развитие во Устранение существующих противоречий Интеграция управления и производства Стандартизация и унификация средств автоматизации. времени. 5

Информационные Технологии - основные свойства как системы Целесообразность; Наличие компонентов и структуры; Взаимодействие с внешней средой; Целостность; Развитие во времени. Функциональная. Содержательная. (реализуемые процессы) (составляющая БЗ, БД) виды процессов, концептуальной части или реализующихся в составе модели предметной ИТ: области; сбор информации фактуальной части или баз передача информации данных; переработка информации алгоритмической части или хранение информации ППО. доведение до пользователя 6

Информация -> данные -> знания по функциональному назначению информацию независимо от принадлежности к подсистемам подразделяют на: директивную нормативно-техническую учётно-производственную вспомогательную 7

Виды информации Директивная Нормативнотехническая Учётнопроизводственная содержит основные техническоэкономические и плановые задания, получаемые от верхних уровней управления. Вспомогательная 8

Виды информации Директивная Нормативнотехническая Учётнопроизводственная Вспомогательная включает в себя данные о составе изделий, технологий их производства, технологических нормативов и т. д. 9

Виды информации Директивная Нормативнотехническая отражает движение материальных ценностей и учётных данных о Учётно- подготовке и ходе производственная производства научно- Вспомогательная исследовательских и конструкторских работ. 10

Виды информации Директивная Нормативнотехническая Учётнопроизводственная Вспомогательная отражает режим работы подразделений предприятий 11

Предметная область Предметную область (ПО) представляют как множество объектов и отношений между ними. В качестве ПО может выступать промышленное предприятие, средства автоматизации, транспорт и т. д. Объектом может быть человек, предмет, события, понятие и т. д. , о котором записаны некоторые данные. Отношения определяют связи между объектами. 12

Модель предметной области образуется совокупностью описаний, которые должны обеспечивать полное взаимопонимание и правильную интерпретацию информационных сведений и требований в цепочке лиц, принимающих решения. Два класса описаний: 1. Основные – 2. Технологические – объединяют потоки входной и выходной информации, составные части системы, взаимодействие подсистем, требования к переработке информации; блоки переработанной информации, информационные массивы, средства диалога, конкретное содержание входных и выходных документов, технологические операции. 13

Способы организации представления предметной области в информационных технологиях Позадачный способ учитывает специфику автоматической переработки информации в заранее намеченном результате, документе или группе документов на базе определённой группы исходных данных Блочный способ организации представления предметной области в виде совокупности информационнотехнологических процессов. ИТП строится в виде блоков переработки информации 14

Способы организации представления предметной области в информационных технологиях Позадачный способ Недостатки: в узлах стыковки существующих автономных частей теряется Достоинства: большая часть положительного учитывает специфику эффекта. автоматической переработки Поскольку при данном подходе информации в заранее обрабатываются цели намеченном результате, разобщённых конкретных задач, документе или группе документов в стороне остаётся проблема на базе определённой группы информационной интеграции исходных данных. всей совокупности задач. В результате нарушается принцип Результат: комплектной автоматизации и системного подхода. кусочная автоматизация 15

Способы организации представления предметной области в информационных технологиях Блочный способ четырёхуровневое описание: 1. постановка и выявление целей блоков переработки информации; 2. математическое моделирование; 3. построение программной модели в виде алгоритмов; 4. документирование. три уровня представления: 1. функциональный; 2. уровень математической модели; 3. уровень программной модели. трудности сложность выявления и создания составных частей представления предметной области 16

Уровни информационных процессов информационные технологии информационные системы информационные ресурсы • технические средства информатизации • программные средства и системы • информационный фактор • интеллектуальные усилия и человеческий труд комплексы информационных технологий, ориентированных на процедуры сбора, обработки, хранения, поиска, передачи и отображения информации предметной области комплексы соответствующих информационных систем, рассматриваемые дополнительно также и на социально экономических уровнях описания и применения. 17

Пользователи средств информатизации • системный администратор — лицо (группа), отвечающее за установку и сопровождение операционной системы ЭВМ и приложений общего назначения; • администратор базы данных — лицо или группа, отвечающая за сопровождение данных, назначение уровней доступа, включение/исключение пользователей, защиту/восстановление данных. Обычно АБД участвует в проектировании и определении структуры БД; • оператор ЭВМ — отвечает за текущее функционирование вычислительной установки, осуществляет слежение за прохождением задач, готовностью устройств, наличием и использованием машинных ресурсов (оперативной и внешней памяти, времени, расходных материалов и пр. ); • операторы подготовки данных — персонал, осуществляющий ввод данных с рабочих листов или документов, на основе соответствующих инструкций, в среде специальных программных интерфейсов (или аппаратных средств); • интерактивные пользователи — лица, имеющие доступ на ввод, коррекцию, обновление, уничтожение и чтение данных в рамках, как правило, ограниченной области БД; • конечные пользователи — лица, использующие БД для получения справок и решения задач. Разработчики программных средств Системные программисты Прикладные программисты 18

Автоматизированные информационные технологии АИТ являются композициями четырех взаимосвязанных и взаимозаменяемых факторов (компонент): интеллектуальных усилий и навыков пользователя; технических средств обработки данных; программного обеспечения; информационных ресурсов. 19

Обобщенная схема абстрактного технологического процесса управление Субъект Интерфейсные средства реализуют тот или иной способ (режим) взаимодействия субъекта с компонентами функциональной (целевой) обработки. Интерфейсы и представления Целевая обработка Объект Обеспечение Функциональный процесс Управление данными и представления Информационные ресурсы Результат Целевая обработка — это функционально ориентированное преобразование получаемых или хранимых объектов обработки, обеспечивающее получение проектного результата под управлением субъекта Информационные ресурсы — внешние по отношению к функциональному процессу источники информации, использование которых (обычно при управлении процессом) позволяет обеспечить эффективность целевой обработки. 20

Классы информационных технологий БАЗОВЫЕ • технологии обработки информации (ввода, обработки, хранения, поиска и передачи данных); ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ • технологии человеко-машинного взаимодействия, реализуемые в интерфейсах; ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ • технологии, позволяющие эффективно создавать и развивать ИТ предшествующих классов 21

Классы информационных технологий БАЗОВЫЕ (технологии конечного пользователя) ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ (технологии администратора) ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ (технологии разработчиков) системы числовой обработки; системы и технологии обработки текстов; средства обработки мультимедийной информации технологии и системы управления данными и, в том числе — информационные системы; средства и технологии распределенной обработки (сетевые технологии); средства удаленного доступа (телекоммуникационные технологии); средства и технологии человеко-машинного взаимодействия и интерфейсы конечного пользователя; средства и технологии защиты информации. технологии проектирования и инструментальные средства разработки программного обеспечения; технологии проектирования баз данных; технологии реинжиниринга информационных систем. 22

Базовые № информационные технологии Тип технологии Входная информация Выходная информация Пример программны х средств «Чистые технологии» — обработка одного типа данных 1 Обработка текстов Текст: . txt, . doc, . rtf, (документов). pdf 2 Обработка таблиц Таблица: . xls, dbf 3 Обработка статических изображений Обработка звукового сигнала Картинка: . pic, , pcx, . bmp, . gif Оцифрованный звук: . vav, . mp 3 Lexicon, Word, Adobe, Acrobat Access, Excel, Fox. Pro Paint, Photo. Shop Magix 4 in One Обработка видео Видеосигнал: . avi, Adobe Premier, Текст. txt, . doc, . rtf, . pdf Fine. Reader Оцифрованный звук. vav, . mp 3, Govorilka, Speak&Mail 23 4 5 . mpg, . dat, . vob «Смешанные» технологии — преобразование типов данных 6 Распознавание образов Картинка. pic, , pcx, . bmp, . gif 7 Распознавание голоса Оцифрованный звук. . vav, . mp 3 8 Чтение текста Текст txt, . doc, . rtf, . pdf Pinnacle Studio «Змей Горыныч» (Dragon Dictate)

Информационные системы Информационная деятельность Поиск информации Интерпретация информации Основная деятельность Решение задачи Информационные системы Создание сообщений Информационная деятельность Распространение информации 24

Автоматизированные информационные системы - предназначены для информационного обслуживания — организованного непрерывного технологического процесса подготовки и выдачи научной, управленческой и др. информации потребителям, используемой для принятия решений, соответствии с их нуждами для поддержания эффективной деятельности 25

Основные технологические процессы АИС Другие ИС, АИС, внешние БД Сбор данных Обработка ручная Оператор Ввод данных Обработка машинная База данных Администратор Хранение, обновление, поддержка Поиск информации Модель объекта Формирование выходных документов Пользователь Анализ данных Принятие решений 26

Атрибуты систем Типы систем фактографические документальные интеллектуальные гипертекстовые Модель (структура) предметной области Структура БД (логическая и физическая) Содержание БД (структура стандартна) Структура и содержание БД (БЗ) Структура и содержание БЗ (ГБ) Информационная совокупность База данных (иногда файловая система ОС) База данных База знаний Сеть связей (гипербаза ГБ) Единица информации Запись (агрегат данных жесткой структуры) Документ (агрегат данных диффузной структуры) Факт (константа), высказывание(пере менная) Узел сети (запись, физическая среда хранения информации Файловая система ОС Файловая система или фактографическая БД Файловая система ОС, фактографическая (или другого типа) БД Файловая система, БЗ. БД Ввод информации Загрузка БД Подсистема приобретения знаний Загрузка файлов или БД, или БЗ Вывод информации (входной язык) Пользовательский интерфейс (язык запросов) Пользовательский интерфейс (информационно поисковый язык) Интерфейс пользователя, подсистема разъяснения результатов Навигатор сети или язык запросов Обработка (поиск) информации ОС или СУБД или программная оболочка АИПС СУБД или программная оболочка ЭС Гипермедиа машина навигации Программные средства реализации Табличные СУБД и системы программировани я с элементами СУБД ADABAS, Программные оболочки АИПС – DPS, STAIRS, IRIS, IRBIS Оболочки ЭС (Shells) – EMYCIN, EXPERT, OPS, HEARSAY, EXSYS, Insight, Expert. Ease Note. Cards, Tektronix Neptune, Гип. Си, Гиперме тод , ГИПЕРНЕТ, Мета Дизайн Fox. Pro, Огас1 е, MS документ, факт), Связь (ссылка, тематическая, смысловая, родовидовая, причинно следственная) 27

Разработка информационных систем 1. 2. 3. Этапы разработки Построение макета на основе концептуальных знаний по ПО. Выделение информационных задач и разработка структур данных. Реализация. Функции определяют основные особенности современной индустрии обработки информации. организуют управление и принятие решений существенно увеличивают качество, полноту, точность, достоверность и своевременность принимаемых решений. Функции ИС реализуются двумя классами задач: Информационные. Технологические. Диаграмма взаимосвязи объектов предметной области «Мониторинг атмосферы» Станция размеще н Прибор собирае т Данные 28

Принципы организации информационных систем Функционально-блочный Для каждого приложения разрабатывались либо независимо функционирующие продукты, либо использовались различные системы и пакеты. Эти системы и пакеты объединялись с помощью специальных интерфейсных модулей, которые должны отображать сложную структуру данных при переходе от одного функционального блока к другому и реализовывать сложный вычислительный процесс синхронизации разнородных систем для реализации целостности данных. При разработке ИС не ставится задача построения единой модели ПО. Программное обеспечение разрабатывается в отрыве друг от друга и в разное время. Использование разнородных программных средств, основанных на различных методологических подходах, не обеспечивает необходимого концептуального единства ИС, что отрицательно сказывается на её основных характеристиках. 29

Принципы организации информационных систем Концептуальное моделирование представляет собой структурированный процесс создания систем, который состоит из следующих шагов: 1. Анализ; 2. Проектирование; 3. Программирование; 4. Тестирование; 5. Внедрение. Методология проектирования предполагает 4 этапа: 1. Сбор и анализ информационных потребностей пользователей, и системный анализ предметной области; 2. Построение концептуальной модели предметной области; 3. Создание концептуальной модели базы данных; 4. Разработка системы с помощью инструментальных и программных средств (в основном используется СУБД). 30

Концептуальное моделирование предметной области 31

Функциональная модель системы «Мониторинг атмосферы» 32

Виды технологий проектирования информационных систем CASE-технология (Computer Aided Software Engineering) используется концепция диаграммного представления потоков данных, основное внимание уделяется операциям или действиям по обработке информации. особенности технологии: Потоки данных связываются отношениями, которые соответствуют процессам обмена информацией. между входными и выходными потоками устанавливаются не одинарные, а n-арные связи. простую модель предметной области, ориентированную на модель n-арной связи, очень удобно описывать CASEоператорами. 33

Виды технологий проектирования информационных систем МПС-технология (Макет, Проект, Система) ориентирована на концептуальное моделирование предметной области, макетирование и архитектуру существующих программных средств. особенности технологии: 1. Полный охват этапов всех циклов разработки информационной системы; 2. Параллельное и взаимосвязанное проектирование структур данных и обрабатывающих их информационных задач; 3. Поэтапное уточнение, детализация и формализация требований пользователей в процессе создания проекта системы; 4. Хранение всей информации о проекте на машинном носителе в виде словаря проектирования; 34

Последовательность в разработке ИС в МПСтехнологии Макет Выделение информационных задач Построение сценария диалога Построение концептуальной модели ПО База знаний Проект Концептуальное проектирование Логическое проектирование Физическое проектирование Словарь проектирования Система Реализация базы данных База данных Реализация информационных технологических процессов Словарь данных Предметная Область 35

Схема информационных потоков Единой областной системы мониторинга Вологодской области Районные и городские подразделения ЦГСЭН Мониторинг загрязнения воздуха и воды по данным сети наблюдения ГМС (текущие и осредненные) Расчетный мониторинг по промыш ленным районам области (текущие и осредненные поля концентрации Департамент здравоохранения Областная сеть росгидромета Сервер ЦГМС Сервер ЦГСЭН Представление информации на основе имеющихся соглашений и по специальным запросам Сервер ГО ЧС Ведомственная информация Департамент природных ресурсов Главный сервер ЕОСМ ГИС распределенного доступа Текущие данные о поле ветра и температуре; Расчетная зона поражения от аварийных выбросов; Космические снимки высокого разрешения Инвентаризация выбросов в атмосферу и сбросов в воду; Регистр потенциально аварийных антропогенных объектов Сервер КПР Ведомственная информация 36

Формы представления документов 37

Обследование документов 38

Виды информации 39

Формат представления документов 40

Использование программных средств 41

Срочность (приоритет) информации 42

Предложения модернизации системы 43

? Свойства информационной технологии как системы Понятие предметной области и модели предметной области Виды информации Способы организации представления предметной области в информационных технологиях Принципы организации информационных систем Виды технологий проектирования информационных систем 44